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多参数测井仪解码传输系统的设计.(一)-通信工程

2013-06-13 01:23

前言
 所谓测井即井下仪器通过传感器将非电的信号(如地层方位和倾角，以及温度、压力、流体密度和流量等)转变为电信号，以便于仪器的测量。传至地面后经过解码，恢复为原来的测量数据。
 本世纪 20年代末，法国的斯伦贝谢公司开发了世界上第一台电测井仪器和原始的测井系统。从 40年代开始，美国和前苏联等国又相继开发了许多测井仪。也包括放射性测井的补偿中子测井仪和岩性密度测井仪。上述仪器在纵向分辨率方面提高很大，数据采样率提高了几倍，甚至上百倍，测井速度提高了一倍或几倍。今天测井技术更是发展到了一个高层次的阶段。
 在70年代之前的40年中，测井系统基本上是基于模拟信号仪器设计的。从下井仪器传送到地面的信号是频率信号和伽马脉冲信号。仪器主要是电阻率测量设备，以及测量声波传播时间和声幅衰减特性的声波测量设备。70年代初期进一步开发了主动式或被动式核测仪器、测地层方位和倾角的仪器，以及温度、压力、流体密度和流量仪等仪器。早期的测井系统一般是一种仪器相应独立和单一的信号传输和信号处理系统。后来，几种仪器或几个数据源同时采集数据时，则用多芯线缆分线传输信号，并采用多通道模拟直接记录和直接显示的系统。
 后来发展为脉冲信号，但脉冲信号也有其弊端，信号到达地面后需经过滤波，这就使一些比较弱的信号也被当成是干扰信号被滤掉，长时间的操作也严重干扰了测量的精度，给生产带来了严重的障碍。
 改革开放以来，我国石油测井技术走的是一条“引进、消化、吸收、创新”的道路，缩短了同国外先进测井技术的距离。数控测井技术是我国使用的测井高技术，并引进少量成像测井技术勘探复杂油气藏。为迅速发展我国生产测井技术，赶超世界先进水平，自1978年以来，已陆续从美国德莱赛－阿特拉斯测井公司、吉尔哈特测井公司、施伦贝谢测井公司以及康柏测井公司引进了 3600，3700，CSU，DDL－Ⅱ，DDL－Ⅲ，AT+等多种生产测井设备和井下仪器。仪器自引进以来，在生产中发挥了重要作用。随着时间的推移，仪器的损坏相当严重，部分仪器不能正常使用，而从原厂家购买配件，价格昂贵，使生产成本增加。基于此我国许多测井仪器生产厂家对该仪器进行了国产化，使仪器的价格下降，同时又与原仪器在机电接口上相兼容。

测井技术发展到今天，已经发生了很大的变化：一是由模拟测井发展到了数字测井；二是由数字测井发展到了数控测井，进入九十年代成像测井技术获得了较大的发展。测井系统中需要的传送的数据信息量越来越大，为此必须解决数据的高速传输和接受两个问题，诸如相关编码技术、缆芯多路复用技术、基带均衡技术等被采用，以提高数据传输速率和降低误码率。再测井数据传输系统中，由于曼彻斯特码既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程相对简单，因而曼彻斯特码是测井方式之一。
 目前在实际的工程测井中，常采用Manchester编译码器HD-15530把测井数据转换为Manchester码及把Manchester码解码为数据。由于HD-15530发送数据输入及接受数据接受均为串行方式，并且Manchester编码、解码是以16位数据为基本单位，逻辑上要求使用16位的并入串出移位寄存器(PISO)和16位的串入并出移位寄存器(SIPO)与单片机接口，这样硬件结构比较复杂，相应的仪器成本也比较高。考虑到系统内部有单片机，用单片机及软件来实现Manchester的编码功能，该方案具有可靠性高、设计灵活、硬件结构简单、成本低廉等优点,适合在测井领域广泛应用。
 本设计是多参数组合仪解码，采用Manchester码，既对Manchester码解码，并采用单片机对其解码，因为采用单片机及软件来实现Manchester码解码，可靠性高、设计灵活、硬件结构简单、成本低廉。

 

 

 

1 测井系统概述
1.1 国外测井系统的特点
 从20年代法国斯伦贝谢开发以电测井为起点的测井技术至今已有60年的实践了。从40年代开始，美国和(前)苏联等国又相继开发了许多下井仪器。物理学家和工程师们在物理量的应用研究的基础上，发展了多学科综合的下井仪器。综合仪器的使用促进了测井系统的发展。 （转载自科教范文网http://fw.nseac.com）
 70年代中期以来，首先由法国斯伦贝谢公司把美国数字设备公司生产的小型机PDP—11/34应用到测井系统上，研制成CSU计算机测井系统。随后，一些公司也相继推出了16位小型计算机、微处理器和微计算机支持的测井系统。在石油测井领域中，如美国德莱赛—阿特拉斯公司推出的CLS(3700)测井系统，美国吉尔哈特公司推出的DDL—3A测井系统，法国Sodsep公司推出的小型测井系统和CGC公司推出的V—8测井系统等。在80年代中后期，以多台功能强大的Micro  VAXⅡ32位小型机支持的测井系统也研制出来，并且出现在市场；在物探领域中，也都相应地推出了以小型机和微机支持的测量系统。
 本世纪 20年代末，法国的斯伦贝谢公司开发了世界上第一台电测井仪器和原始的测井系统。从40年代开始，美国和前苏联等国又相继开发了许多井下仪器。在70年代之前的40年中，测井仪器基木上是基于模拟信号仪器设计的。70年代初期进一步开发了测量温度、压力和流量等仪器。早期的测井系统一般是一种相应独立的仪器，只有单一的信号传输系统。后来，当几个数据源同时采集数据时，用多芯电缆分线传输信号，并采用多通道模拟直接一记录和直接显示的系统。
 现代测井系统主要是指 70年代以来开发的计算机测井系统，即数控测井系统。测井系统通常由下井仪器和地面仪器两部分组成，来自井下的信号和地面的控制信号通过专用的改装电缆双向传送。整个系统由各个执行不同功能的子系统组成，利于系统的设计、制造、维修和扩展。
 在 80年代中后期，以多台功能强大的Micro VSXⅡ三十二位小型机为支持的测井系统也研制出来了。进入90年代后，西方测井公司利用当前高技术的发展，研究和开发了一批高新技术测井系统。测井前沿技术有成像测井技术、核磁测井技术、过套管电阻率测井技术、地球化学测井技术、光测井技术、随钻测井技术、组件式地层动态测试器技术、网络一体化软件集成平台技术等。这些开创性的研究成果对世界测井技术的发展起着导向作用总的来说，新型测井系统具有以下特点： 内容来自www.nseac.com
 1) 新一代地面测井系统在数控测井技术的基础上，向多任务采集成像处理系统发展。
 2) 下井仪器的发展由过去井眼补偿和聚焦技术的系列向以遥测技术为基础的阵列化和谱分析的成像扫描化过程发展。
 3) 电缆通讯系统在原来的CCS或PCM基础上向高速率、工业标准化数据遥测通道方向发展。
 4) 测井资料的处理和解释系统走向工作站化。从地球科学发展的需要，测井技术，特别是成像测井技术和精细数字处理和解释技术的发展、微电子技术 (包括计算机和数据通信技术)的发展的角度预测，新一代的数控测井系统将以计算机工作站化、软件系统标准化、数据采集成像化、电缆传输遥测化、测井和用户处理并行化的面貌迎接二十一世纪。
 现今国外设计制造的测井仪有以下几种：
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